沙潁河(河南段)水污染的時空分布規律

高紅莉,李洪濤,趙風蘭

(河南省科學院地理研究所,河南鄭州 450052)

沙潁河(河南段)水污染的時空分布規律

高紅莉,李洪濤,趙風蘭

(河南省科學院地理研究所,河南鄭州 450052)

對沙潁河流域(河南段)的沙河、潁河、賈魯河水質進行監測,分析沙潁河水污染的時空分布規律特征。結果顯示:①流域內主要支流沙河、潁河、賈魯河水體TN濃度均超過Ⅴ類地表水質量標準要求,為劣Ⅴ類。②流域水體CODMn、TP濃度從上游的Ⅳ類到下游的Ⅴ類逐步惡化,部分河段超過Ⅴ類水質要求。周口段賈魯河和沙潁河NH3-N、TN、TP、CODMn濃度超過Ⅴ類水質標準;沙河、潁河TN、CODMn濃度為Ⅴ類或超Ⅴ類水質標準,NH3-N符合Ⅲ類水質標準,TP符合Ⅳ類水質標準。③沙潁河流域水體TN、TP、CODMn濃度隨季節而變,枯水季節的TN、TP濃度明顯高于豐水季節,CODMn濃度明顯低于豐水期。④沙潁河流域主要污染因子為TN,其次為CODMn和TP。認為流域水污染最嚴重的河流為賈魯河,其次為潁河和沙河,該流域水體不僅點源污染嚴重,還存在明顯的面源污染。

水污染;時空分布規律;沙潁河;賈魯河

淮河支流眾多,北岸支流大多污染較為嚴重,重污染水體在汛期隨洪水集中下泄對干流水質造成嚴重威脅。沙潁河是淮河水污染最為嚴重的支流。據1998年初實測資料,沙潁河污廢水排放量為6.58億t,占淮河干流的42.5%,COD排放量為20.8萬t,占淮河干流的43%,淮河水體中NH3-N主要來源于沙潁河[1-2]。2002年沙潁河(河南段)共接納城鎮排放的污廢水量23.85億t,污徑比達1∶16,主要污染項目有NH3-N、COD、CODMn、TP等。沙潁河水污染對淮河干流水質造成嚴重威脅,多年來,淮河干流發生的多次較大污染事件都與沙潁河有關,給淮河造成不同程度的危害,而且都集中在春汛與夏汛。1989年2月 、1990年2月 、1994年 7月、1995年 7月、2000年6月、2004年7月,沙潁河重污染水體隨洪水集中下泄,導致淮河中游發生大面積水污染事故,中游城鎮居民生活用水發生困難,工農業生產蒙受了嚴重的經濟損失。因此對沙潁河流域水污染分布規律進行調查研究,找出重點污染流域以及污染時間段,分析水污染的時空變化規律及污染特征,對沙潁河水污染綜合防治以及整個淮河流域水資源開發、治理和保護等都將起到重要的指導和推動作用。

1 監測材料與方法

1.1 野外采樣方法

在兼顧流域級別和可到達性的基礎上,2003—2004年在潁河選擇6個采樣點,沙河選擇10個采樣點,潁河、沙河、賈魯河交匯的周口,交匯之前各選1點采樣,交匯后另選1點采樣;4個季節各取樣1次,枯水期的冬春季節各多取1次樣。水樣采集采用HJ/T 91—2002《地表水和污水監測技術規范》規定的方法。

1.2 分析監測項目和方法

監測項目:水溫、NH3-N 、NO-2-N、NO-3-N、TN、TP 、CODMn、pH、Cl-、Ca2+、SO2-4、硬度 、堿度等 。 分析方法見文獻[3]。

1.3 數據處理

評價標準:采用GB3838—2002《地表水環境質量標準》中基本項目標準限制第Ⅲ類水質標準。用內梅羅法計算水質現狀評價因子的實測統計代表值,采用單因子指數評價法對監測點水質監測因子Sij進行分析評價,判斷水體的主要污染因子[4]。

2 監測結果與分析

2.1 NH3-N 、TN 、TP 、CODMn隨空間的變化

沙潁河各采樣斷面水溫變化受氣溫變化控制,有明顯的季節性;pH值變化幅度較小,在6.6～8.3之間,符合地表水質標準,時空變化不顯著;NO-2-N、NO-3-N、Cl-、Ca2+、SO2-4、硬度、堿度等符合地表水水質Ⅲ類標準。沙潁河主要污染指標為NH3-N、TN、TP和CODMn,對沙潁河流域從上游到周口段沙河、潁河和周口段賈魯河進行的水質分析結果見表1、表2。

表1 潁河、沙河不同采樣點水質分析結果

表2 沙河、潁河、周口段賈魯河和沙潁河水質分析結果

表1顯示:潁河各采樣點水質TN均超過Ⅴ類水質指標,CODMn上游為Ⅳ類,臨潁以下為Ⅴ類水質,TP逍遙采樣點超過Ⅴ類水質,其他為Ⅳ類水質,NH3-N襄城采樣點超過Ⅴ類水質要求。

沙河各采樣點水質TN均超過Ⅴ類水質指標,CODMn一半以上采樣點為Ⅴ類或劣Ⅴ類水質,TP汝州采樣點超過Ⅴ類水質,長橋、茨溝、新店為Ⅴ類水質,其他符合Ⅳ類水質標準,NH3-N汝州采樣點超過Ⅴ類水質要求。

表2結果顯示:周口段賈魯河水體NH3-N、TN、TP、CODMn濃度均顯著高于沙河、潁河,沙潁河介于二者之間,說明在周口段,賈魯河對沙潁河的水污染指標貢獻率最高,是主要污染源。

2.2 NH3-N 、TN 、TP 、CODMn隨時間的變化

圖1、圖2為潁河流域不同月份水質采樣分析結果。NH3-N 4月份為劣Ⅴ類,1月為Ⅴ類;TN全年均超過Ⅴ類指標,11月最高,9月份最低;TP 1、7、9、11月均為Ⅴ類;1、4、7月的CODMn為Ⅴ類標準,其中7月最高,其他月份達到Ⅳ類水質指標。

圖1 潁河NH3-N、TP隨時間變化

圖2 潁河TN、CODMn隨時間變化

圖3、圖4為沙河流域不同月份水質采樣分析結果。NH3-N 1月為Ⅴ類,2月為劣Ⅴ類,其他月份能滿足Ⅲ類水質要求;TN 9月為Ⅴ類,其他月份均為劣Ⅴ類,1月最高;TP 2月和9月為劣Ⅴ類,4月和7月濃度符合Ⅳ類標準,1月和11月為Ⅴ類;4月的CODMn顯著高于其他月份,為劣Ⅴ類,2月和7月為Ⅴ類,1月和9月為Ⅳ類,11月為Ⅲ類。

圖3 沙河NH3-N、TP隨時間變化

圖4 沙河TN、CODMn隨時間變化

3 討 論

據2000—2008年河南省地表水責任目標斷面監測結果顯示:沙潁河水體主要污染物BOD5、NH3-N、CODMn、COD、TP和NH3-N 嚴重超標;從2000年開始沙潁河流域生活廢水排放量超過工業廢水,2002年工業廢水排放量為11.44億t(含COD 37.49萬t),生活廢水排放量為12.41億t(含COD 36.80萬t);2007年以后的監測結果顯示流域水體中TP濃度增加,超標明顯[5-6]。

表3 水利、環保部門沙潁河水質監測結果

表1、表2結果顯示沙河、潁河、賈魯河水體TN濃度均為劣Ⅴ類;CODMn、TP濃度從上游到下游逐步惡化,部分河段超過Ⅴ類水質要求,污染嚴重。流域部分區域存在嚴重污染源,某些指標嚴重超標,如潁河流域襄城采樣點NH3-N濃度顯著高于其他采樣點,造成采樣點水體TN濃度明顯偏高;逍遙TP、CODMn濃度高于其他采樣點;沙河流域汝州采樣點TP超過Ⅴ類水質,且NH3-N、TP濃度顯著高于其他點,因為汝州市造紙廠、焦化廠、水泥廠多,污水排放量大,致使水體污染嚴重;新店、漯河、周口采樣點CODMn濃度顯著高于其他采樣點。賈魯河水體NH3-N、TN 、TP、CODMn濃度均顯著高于沙河、潁河 ,是沙潁河明顯的污染源。周口段賈魯河和沙潁河NH3-N、TN、TP、CODMn超過 Ⅴ類水質 ,沙河、潁河 TN均超過Ⅴ類水質,源于周口幾個重要污染源。這些分析監測結果與河南省水利、環保部門在沙河、潁河、賈魯河監測斷面監測結果一致(表3):潁河上游的白沙水庫為Ⅲ類水質,化行閘、臨潁吳劉閘水質下降為Ⅳ類,至黃橋、西華址坊、周口、槐店、沈丘紙店等斷面水質降為劣 Ⅴ類,主要為NH3-N、CODMn、BOD5超標。沙河上游的二郎廟、昭平臺水庫、白龜山水庫水質為Ⅱ類,馬灣、漯河兩斷面水質為劣Ⅴ類,周口斷面水質為劣Ⅴ類,西華程灣為Ⅲ類水質。賈魯河上游的尖崗水庫和西流湖水質為Ⅳ類,中牟、扶溝、周口3斷面水質均為劣Ⅴ類,多為有機污染[6]。

2000—2008年河南省環境狀況公報監測結果顯示冬春季節沙河、潁河、賈魯河NH3-N明顯高于夏秋豐水季節。夏星輝等[7]曾指出,河流枯水期污染物濃度高和豐水期污染物濃度低的現象,反映這些污染物主要來自點污染源;河流豐水期污染物濃度高和枯水期污染物濃度低的現象,反映這些污染物主要來自面污染源。于濤等[8]研究發現寧夏灌區農田退水通過地表排水和地下徑流進入黃河主要發生在秋冬季,認為河水氮濃度冬季高夏季低,不僅可由點污染源引起,也可由像寧夏灌區這樣的農田面污染源引起。圖1～4顯示沙潁河流域水體枯水季節的TN、TP濃度明顯高于豐水季節,原因有二:①枯水期河水流量小,生活污水和工業廢水的排入比例相對較高;②河南冬春季節雨水少,農民多在此時進行農田灌溉,而氮肥、磷肥非常容易淋溶進入水體,導致枯水期氮、磷濃度增高,洪水期徑流的稀釋作用導致豐水期氮、磷濃度降低。CODMn濃度豐水期明顯高于枯水期,隨月份變化規律顯示了其在枯水期的逐步積累作用和洪水期沖刷作用。

沙潁河流域水體污染的來源主要有3個方面:①流域造紙、化工、飲料、紡織、食品、冶金 、焦化 、水泥等工業企業排污超標,部分企業存在偷排現象;②流域農業生產中農藥、化肥施用量大,大規模養殖業污染逐年增加;③流域城鎮生活污水污染排放量從2002年起已經超過了工業污染排放量。2004年6月“關于檢查淮河流域豫皖蘇魯四省《水污染防治法》貫徹執行情況的報告”指出:流域內“十五”規劃的161座污水處理廠91座沒有動工,14座垃圾處理場10座未動工,已經建成的處理設施因為配套設施不完善,處于間歇運行,沙潁河流域同樣存在這一問題,流域污染治理工作非常艱巨。

[1]褚金庭.沙潁河流量和水質對淮河污染的影響[J].水資源保護,2001(3):4-7.

[2]譚炳卿,吳培任,宋國君.論淮河流域水污染及其防治[J].水資源保護,2005,21(6):4-7.

[3]國家環境保護總局《水和廢水監測分析方法》編委會.水和廢水監測分析方法[M].北京:中國環境科學出版社,2002:200-284.

[4]國家環境保護總局環境工程評估中心.環境影響評價技術方法[M].北京:中國環境科學出版社,2008:71-72.

[5]水利部淮河水利委員會.治淮匯刊(年鑒)[J].2001—2005.蚌埠:治淮匯刊編輯部,2001-2005.

[6]河南省環境保護廳.河南省地表水責任目標斷面水質周報(2000-2008)[EB/OL].[2008-12-08].http://www.hnepb.cn.

[7]XIA X H,ZHOU J S,YANG Z F.Nitrogen contamination in the Yellow River Basin of China[J].Environ Qua1 2002,31(3):917-925.

[8]于濤,陳靜生.農業發展對黃河水質和氮污染的影響:以寧夏灌區為例[J].干旱區資源與環境,2004,18(5):1-7.

Spatial and temporal distribution of water pollution of Shaying River(Henan section)

GAO Hong-li,LI Hong-tao,ZHAO Feng-lan
(Institute of Geographical Sciences,Henan Academy of Sciences,Zhengzhou 450052,China)

Based on water quality monitoring of the Sha River,Ying River,and Jialu River in the Shaying River Basin(Henan section),the spatial and temporal distribution of water pollution in the Shaying River were summarized.The results showed the follosing:①TN in the Sha River,Ying River,and Jialu River in the basin exceeded the level V standard of Environmental Quality Standards for Surface Water.②The CODMnand TP levels in the basin worsened gradually from upstream(levelⅣ)to downstream(levelⅤ),and were worse than the level V water standard in some sections.In the Zhoukou section of the Jialu River and Shaying River,the concentrations of NH+4-N,TN,TP,and CODMnwere worse than the level V water standard.For the Sha River and Ying River,TN and CODMnequaled or exceeded the levelⅤwater standard;however,NH+4-N and TP met the requirements of the levelⅢand levelⅣwater standards,respectively.③In the Shaying River Basin,the concentrations of TN,TP,and CODMnvaried with the season.The concentrations of TN and TP in the dry seasonwere significantly larger than that in the wet season;however,CODMnin the dry season was significantly lower than that in the wet season.④The main pollution factor in the Shaying River Basin was TN,followed by CODMnand TP.In the basin,the Jialu River was the most seriously polluted branch,followed by the Ying River and the Sha River.It was not only point source pollution that was serious in the basin,but also non-point source pollution.

water pollution;spatial and temporal distribution;Shaying River;Jialu River

X522

A

1004-6933(2010)03-0023-04

“十五”國家科技攻關重大項目(2001BA610A-01-03-01)

高紅莉(1969—),女,河南新鄭人,高級工程師,碩士,主要從事環境化學和生物化學研究。E-mail:hong4800@yahoo.com.cn

(收稿日期:2009-09-29 編輯:徐 娟)